FACOLTA’ DI INGEGNERIA

Corso di Laurea inIngegneria Gestionale dei Progetti e delle Infrastrutture

TESI DI LAUREA

Comportamento di barriere porose soggette ad esplosione

Relatore

Ch.mo Prof. Ing. Andrea Prota

Correlatore

Ing. Domenico Asprone

Candidato

Raffaele Di Nardo

Matr. 532/105

ANNO ACCADEMICO

2006/2007

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II

Caratteristiche e obiettivi del progetto SAS-2006

Esplosioni e loro effetti nell’aria

Prove sperimentali di esplosioni condotte in cava

Analisi teorico-sperimentale

INDICE

Progetto per la sicurezza aeroportuale gestito ed eseguito da 5 aziende di cui AMRA è la capofila

Obiettivi: Strutture magneticamente trasparenti per la protezione di infrastrutture strategiche della comunicazione aerea

IL PROGETTO SAS-2006

IL PROGETTO SAS-2006

LA BARRIERA

Elementi tubolari in GFRP

Elementi prefabbricati in cls

Assemblaggio dei moduli

ESPLOSIONE

Deflagrazione

ESPLOSIONI IN ARIA LIBERA

Improvviso e violento rilascio di energia meccanica, con produzione di gas ad altissima temperatura e pressione

Detonazione•Velocità della fiamma lenta (<1000m/s)

•Effetto di sola spinta

•Velocità della fiamma alta (>1000m/s)

•Effetto distruttivo

ANDAMENTO TIPICO DELL’ONDA DI PRESSIONE NEL TEMPO

ESPLOSIONI IN ARIA LIBERA

Picco di pressione

Tempo di arrivo

Impulso positivo

Durata della fase positiva

PRE

SSI

ON

E

TEMPO

FORMULE DI HENRYCH

32

288.305.4662.0

RRRp

PROVE SPRERIMENTALI

CONFIGURAZIONE BASE

1,5m

DB

1,5m

3 m

4 m

PROVE SPRERIMENTALI

Configurazione del primo scoppio: 5Kg@5m

1,95 m

DS=4,00 m 2,00 m

0,20 m

DB=5,00 mDTOT=9,00 mS1 S6

PROVE SPRERIMENTALI

Configurazione del secondo scoppio: 5Kg@3m

1,95 m

4,00 m 2,00 m

0,20 m

5,00 m9,00 m 3,00 m7,00 m

Configurazione del primo scoppio: 5Kg@5m

PROVE SPRERIMENTALI

1,95 m

4,00 m 2,00 m

0,20 m

3,00 m7,00 m

Configurazione del terzo scoppio: 5Kg@0,5m

4,50 m 0,50 m

1,00 m

Configurazione del secondo scoppio: 5Kg@3m

PROVE SPRERIMENTALI

VIDEO: 5Kg@5m

PROVE SPRERIMENTALI

VIDEO: 5Kg@3m

PROVE SPRERIMENTALI

VIDEO: 5Kg@0,5m

PROVE SPRERIMENTALI

Primo scoppio : 5 Kg @ 5 m

Secondo scoppio : 5 Kg @ 3 m

Terzo scoppio : 5 Kg @ 0,5 m

NESSUN DANNO

ROTTURA A TAGLIO

Primo scoppio : Sensore S1

-25

0

25

50

75

100

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Time (μs)

Primo scoppio : Sensore S6

-25

0

25

50

75

100

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Time (μs)

Pre

ssio

ne (

Kpa

)

Pre

ssio

ne (

Kpa

)

-12%

PROVE SPRERIMENTALI

S1 S6

-47%

Secondo scoppio : Sensore S1

-25

0

25

50

75

100

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Time (μs)

Secondo scoppio : Sensore S6

-25

0

25

50

75

100

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Time (μs)

Pre

ssio

ne (

Kpa

)

Pre

ssio

ne (

Kpa

)

PROVE SPRERIMENTALI

S1 S6

-36%

Terzo scoppio : Sensore S1

-25

0

25

50

75

100

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Time (μs)

Terzo scoppio : Sensore S6

-25

0

25

50

75

100

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Time (μs)

Pre

ssio

ne (

Kpa

)

Pre

ssio

ne (

Kpa

)

PROVE SPRERIMENTALI

S1 S6

ANALISI TEORICO-SPERIMENTALE

DOCUMENTAZIONE DISPONIBILE IN LETTERATURA

Barriera continuaModello di Zhou e Hao (AP)

Modello di Chapman et al. (FP,PF)

Barriera porosaAnalisi di Britain et al.

Analisi di Doyle et al.

Analisi fluidodinamica dell’iterazione tra onda d’urto e barriera porosa

Si sono generati due modelli “specifici” in funzione della porosità della barriera

ANALISI TEORICO-SPERIMENTALE

2° MODELLO

PNB : Onda incidente tramite Henrych

PNBB: Aliquota PNB di che incontra il palo

PNBA: Aliquota PNB di che incontra l’interpalo

WA1: Carica necessaria a generare PNBA

WB1: Carica necessaria a generare PNBB

PNBA1: Pressione in aria libera generata da WA1

PB1: Pressione ridotta generata da WB1

PBP = PB1 + PNBA1

ANALISI TEORICO-SPERIMENTALE

Confronto tra valori sperimentali e valori numerici

1° ModelloPBP con AP [KPa] 32,8 38,6 41,5PBP con FP [KPa] 16,3 22,9 41,9

2° ModelloPBP con AP [KPa] 33 31,2 56,6PBP con FP [KPa] 19,1 27,9 63,9

Sensore S6

PNBS6 [KPa] 32,7 30,6 63

SCOPPI 5 Kg@5 m 5 Kg@3 m 5 Kg@0,5 m

ANALISI TEORICO-SPERIMENTALE

Scelta del modello migliore

*Ricavato numericamente tramite Henrych

Previsioni numeriche 5 Kg@5 m 5 Kg@3 m 5 Kg@0,5 m

Pressioni a valle della barriera [KPa]

33.0 31.2 57.0

Pressioni in aria libera con Henrych [KPa]

36.4 58.0 88.0

Fattori di riduzione 9% 46% 35%

Valori sperimentali 5 Kg@5 m 5 Kg@3 m 5 Kg@0,5 m

Pressioni registrate da S6 [KPa]

32,7 30,6 63,0

Pressioni registrate da S1 [KPa]

37,2 58,0* 98,0

Fattori di riduzione 12% 47% 36%

CONCLUSIONI

Analisi dei risultati sperimentali ricavati dalle prove di esplosione condotte in cava

Analisi della riduzione del picco di pressione a valle della barriera

Sviluppo di modelli numerici specifici

Validazione di tali modelli tramite il confronto tra dati sperimentali e numerici

Grazie per l’attenzione